KR101903413B1 - 발열제의 공기노출을 차단하는 수단이 구비되어 발열시간이 길고 발열강도가 우수한 고품질 핫팩의 제조시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템는, 봉지재에 균일하고 미세한 통공을 형성시키는 천공부가 구비되어 제조한 핫팩을 사용시 발열제 혼합물의 유실을 최소화할 수 있고, 질소 기체 분위기를 형성하는 혼합부 및 파우치 생성부가 구비되어 발열제 혼합물의 공기노출을 최소화할 수 있어 발열시간이 길고, 발열강도가 우수한 고품질의 핫팩을 제조할 수 있다.

Description

발열제의 공기노출을 차단하는 수단이 구비되어 발열시간이 길고 발열강도가 우수한 고품질 핫팩의 제조시스템{High-quality hot pack manufacturing system comprising means for preventing air exposure of thermogenic materials}

본 발명은 고품질의 핫팩을 제조하는 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 핫팩에 충진되는 발열제의 공기노출을 최소화할 수 있고, 봉지재에 균일하고 미세한 배열의 통공을 형성시킬 수 있는 수단이 구비되어 발열강도가 우수할 뿐만 아니라, 발열제 혼합물의 유실을 최소화할 수 있는 고품질 핫팩을 대량 제조하는 시스템과 이를 이용해 제조한 핫팩에 관한 것이다.

일반적으로, 핫팩(hot pack)은 화학 작용에 의해 스스로 발열하는 발열제를 내부에 담지하여, 추운 겨울에 사용자의 손 또는 발 등의 신체를 따뜻하게 해주는 휴대용 제품을 의미한다.

종래에는, 아세트산나트륨(sodium acetate) 등을 포함하는 발열제와 금속 충격 부재를 구비한 액체형 핫팩을 주로 사용하였으며 이와 같은 액체형 핫팩은 수회 반복 사용이 가능하다는 장점이 있으나, 지속 시간이 2시간 정도로 짧다는 단점이 있어, 최근에는 철분, 활성탄, 수분흡수제, 소금, 돌가루 등이 일정 비율로 혼합된 발열제를 부직포 파우치 형태의 봉지재 내부에 충진하고, 봉지재를 접합하여 제조한 고체형 핫팩을 사용하고 있다.

상기 고체형 핫팩은 포장지를 뜯는 순간, 외부 공기가 핫팩의 봉지재에 존재하는 미세 구멍을 통해 내부로 유입되고, 산소 및 수소가 발열제의 철분과 산화 작용하여 발열이 유도되어 보온 및 찜질 등의 기능을 하게 된다.

상기와 같은 고체형 핫팩은 주로, 발열제를 호퍼에 공급하고, 호퍼에 공급한 발열제를 부직포의 상면에 공급하고, 부직포를 상면에 덮은 후, 필름지를 이용해 밀봉 포장하는 핫팩 제조 장치를 이용하여 제조된 후 시판되고 있다.

하지만, 종래에는 봉지재 사이로 발열제가 유출되는 문제가 없으면서도, 발열시간이 길고 발열강도가 우수한 고품질의 핫팩을 제조하는 방법에 관련한 기술 내용은 개시된 바 없어, 이에 대한 연구가 필요하다.

(문헌 01) 대한민국//공개특허공보 제10-2017-0023119호 (2017.03.02) (문헌 02) 대한민국//공개특허공보 제10-2016-0050582호 (2016.05.11) (문헌 03) 대한민국//공개특허공보 제10-2015-0087995호 (2015.07.31)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 봉지재에 균일하고 미세한 통공을 손쉽게 형성시킬 수 있으면서도, 핫팩을 제조하는 과정에서 핫팩에 충진되는 발열제 혼합물의 공기 노출을 최소화할 수 있는 수단이 구비되어 발열시간이 길고 발열강도가 우수한 고품질의 핫팩을 제조할 수 있는 대량 제조할 수 있는 핫팩의 제조시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 제1 가압롤러가 구비되어 제1 부직포롤에서 권출되는 부직포의 일면에 제1 필름롤에서 권출되는 다공질 필름지를 접합하여 하층 봉지재를 제조하고, 관통핀이 외주면에 형성된 핀롤러가 구비되어 제조한 하층 봉지재에 핀홀을 형성하는 하층 봉지재 생성부; 제2 가압롤러가 구비되어 제2 부직포롤에서 권출되는 부직포의 일면에 제2 필름롤에서 권출되는 다공질 필름지를 접합하여 상층 봉지재를 제조하는 상층 봉지재 생성부; 철분, 활성탄, 질석, 식염, 흡습성 수지 및 물을 혼합하여 발열제 혼합물을 제조하며, 제조한 발열제 혼합물을 하층 봉지재의 타면에 배출하는 배출부가 구비된 혼합부; 상기 하층 봉지재 및 상층 봉지재를 접합시키면서 상기 발열제 혼합물을 가압하여 파우치를 생성하는 파우치 생성부; 및 상기 파우치 생성부에서 생성된 파우치를 절단하여 핫팩을 제조하는 절단부를 포함하는 핫팩의 제조시스템이 제공된다.

또한, 상기 하층 봉지재 생성부 및 상층 봉지재 생성부는 에탄올아민 또는 디에탄올아민 기체를 상기 하층 봉지재 및 상층 봉지재에 각각 분무코팅할 수 있는 코팅부를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 상기 혼합부의 혼합조는 제1 공기배출부 및 제1 질소공급부가 구비되어 내부에 질소 기체 분위기를 형성할 수 있다.

또한, 상기 파우치 생성부는 제2 공기배출부가 형성된 상부챔버 및 제2 질소공급부가 형성된 하부챔버를 포함하며, 상기 상부챔버 및 하부챔버가 결합된 상태에서 질소 기체 분위기를 형성할 수 있다.

또한, 상기 절단부에서 생산한 핫팩을 밀봉포장하는 포장부를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템은, 봉지재에 균일하고 미세한 통공을 형성시키는 핀롤러가 구비되어 제조한 핫팩을 사용시 발열제 혼합물의 유실을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템은, 질소 기체 분위기를 형성하는 혼합부 및 파우치 생성부가 구비되어 발열제 혼합물의 공기노출을 최소화할 수 있어 발열시간이 길고, 발열강도가 우수한 고품질의 핫팩을 단시간에 대량생산할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템을 모식적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템에 구비된 핀롤러를 통해 하층 봉지재에 핀홀을 형성시키는 과정의 일례를 모식적으로 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템에 구비된 혼합부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템에 구비된 파우치 생성부가 (a) 분리된 상태 및 (b) 결합된 상태를 도시한 단면도이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템(10)을 모식적으로 나타낸 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템(10)은 하층 봉지재 생성부(100); 상층 봉지재 생성부(200); 혼합부(300); 파우치 생성부(400); 및 절단부(500)를 포함하는 구조를 갖는다.

상기 하층 봉지재 생성부(100)는 제1 가압롤러(130)가 구비되어 제1 부직포롤(110)에서 권출되는 제1 부직포의 일면에 제1 필름롤(120)에서 권출되는 다공질 필름지를 접합하여 하층 봉지재를 제조할 수 있다.

구체적으로, 상기 하층 봉지재 생성부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 가압 롤러(130a) 및 하부 가압 롤러(130b)가 구비된 가압 롤러(130)를 이용해 하부 부직포 및 상부 다공질 필름지를 접합하여 하층 봉지재를 제조한 후, 제조한 하층 봉지재를 관통핀(141)이 구비된 핀롤러(140) 및 보조롤러(143)를 통과하도록 이송하여 상기 하층 봉지재에 핀홀을 관통형성시킬 수 있으며, 이에 의해, 미세하고 균일한 크기의 핀홀을 하층 봉지재에 다량 형성시킬 수 있으며, 상기 보조롤러(143)는 핀롤러(140)와 함께 하층 봉지재를 가압하는 역할을 하여 핀홀을 형성시키는 역할을 한다.

특히, 상기 핀롤러(140)는 다양한 패턴으로 관통핀(141)이 형성된 것을 사용하여 하층 봉지재에 형성된 핀홀의 크기 및 패턴을 다양하게 구현할 수 있으며, 상기와 같은 방법으로 형성된 상기 핀홀은 핫팩 사용시 후술할 발열제 혼합물이 유출되지 않으면서도, 발열제 혼합물에 공기를 과량 유통시킬 수 있는 크기 및 패턴으로 형성시키는 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템(10)에서는 상기 핀롤러(140)가 1개 구비된 것을 도시하였으나, 상기 핀롤러(140)를 2개 이상 연속적으로 배열하여 상기 하층 봉지재에 핀홀을 형성시킬 수 있으며, 이와 같은 구조를 갖는 핫팩의 제조시스템(10)에서는 복수 개의 핀롤러(140)에 형성된 관통핀(141)이 각기 다른 배열패턴을 갖도록 하거나 직경이 상이하도록 하여 하층 봉지재에 형성되는 핀홀의 배열패턴과 직경을 다양화시킬 수 있다. 이때, 상기 관통핀(141)은 발열제 혼합물이 외부로 유출되지 않는 최소한의 직경을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

참고로, 도 1에는 상기 하층 봉지재 생성부에 구비된 제1 가압 롤러(130)로 열융착 방식의 가열식 가압롤러(130)가 개시되어 있으나, 상기 하층 봉지재 생성부(100)는 접착물질을 분사하는 접착부(미도시)를 추가로 구비하도록 구성하여 접착제에 의한 접착 방식을 이용해 하층 봉지재를 생성할 수도 있다.

상기 상층 봉지재 생성부(200)는 제2 가압롤러(230)가 구비되어 제2 부직포롤(210)에서 권출되는 부직포의 일면에 제2 필름롤(220)에서 권출되는 다공질 필름지를 위치시킨 상태에서 가압 롤러(230)로 접합하여 상층 봉지재를 형성할 수 있다.

따라서, 상기 하층 봉지재 생성부(100) 및 상층 봉지재 생성부(200)는 외기가 유통되는 구조를 갖는 다공질 필름지 및 부직포를 포함하는 구조의 봉지재를 제조할 수 있으며, 특히, 상기 하층 봉지재는 미세한 기공과 핀홀이 다량 형성되어 공기 유입이 원활한 구조를 갖는다.

또한, 도시하지는 않았으나, 상기 상층 봉지재 생성부(200)는 하층 봉지재 생성부(100)와 같이 관통핀(미도시)이 형성된 핀롤러(미도시) 및 보조롤러(미도시)를 추가로 구비하도록 구성하여 상층 봉지재에도 다량의 핀홀을 형성시킬 수 있다.

나아가, 하층 봉지재 생성부(100) 및 상층 봉지재 생성부(200)는 이형지롤(미도시) 및 가압롤러(미도시)를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 상기 다공질 필름지가 접합되지 않은 상기 부직포의 타면에 이형지를 부착하도록 하여, 하층 봉지재에 생성된 미세 기공 및 핀홀을 이형지가 기밀하게 밀봉하도록 하여 사용전 핫팩에 공기 유입을 최소화할 수 있다.

그리고, 상기 하층 봉지재 생성부(100) 및 상층 봉지재 생성부(200)는 모노에탄올아민, 디에탄올아민 또는 이들의 혼합물을 포함하는 기체를 분무하여 코팅하는 제1 코팅부(150) 및 제2 코팅부(240)를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 상기 코팅부(150, 250)는 통상적인 기체 분무 장치라면 제한받지 않고 사용할 수 있다. 이에 의해, 상기 상층 봉지재 및 하층 봉지재에서 이형지가 부착되지 않은 타면에는 모노에탄올아민, 디에탄올아민 등과 같은 기체가 도포되도록 하여 하층 봉지재 및 상층 봉지재의 표면에 잔류하는 산소의 농도를 최소화시킬 수 있으며, 핫팩에 충진되는 발열제 혼합물의 공기 노출을 더욱 줄여줄 수 있다.

상기 혼합부(300)는 분말 및 물을 혼합할 수 있는 혼합수단이 구비된 통상적인 다양한 형태의 혼합조를 사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템은 바람직하게는, 혼합부(300)는 제1 공기배출부(311) 및 제1 질소공급부(313)가 구비된 혼합조(310)와, 상기 혼합조(310)의 하부에 기밀하게 결합되어 상기 혼합조(310)에서 혼합한 발열제 혼합물을 하층 봉지재에 균일한 형상 및 패턴으로 공급하도록 하는 분할판(320)을 포함하는 구조를 갖는다.

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 혼합부(300)에 구비된 혼합조(310)는 제1 공기배출부(311) 및 제1 질소공급부(313)가 구비되어 내부에 질소 기체 분위기를 조성할 수 있으며, 철분, 활성탄, 질석, 식염, 흡습성 수지 및 물을 포함하는 원재료를 공급받고 내부에 혼합용 날개가 복수 개 구비된 혼합봉(미도시)을 구동시켜 공급받은 원재료를 충분히 혼합하여 발열제 혼합물을 제조할 수 있다. 특히, 상기 혼합조(310)는 상부가 하부보다 넓은 면적을 갖는 각추상의 구조를 갖는 형상을 가지며, 제조한 발열제 혼합물을 하층 봉지재의 타면에 배출할 수 있도록 배출부(미도시)를 포함하는 구조를 가지며, 상기 혼합부(300)에 구비된 이송부재(미도시)와 결합되어 양방향으로 이동하는 구조를 형성할 수 있게 된다.

상기 혼합부(300)에 구비된 상기 분할판(320)은 복수 개의 주입공(323)이 형성되고, 하층 봉지재에 공급되는 발열제 조성물의 두께와 동일한 두께를 갖는 판형상 부재로서, 양측면에는 슬라이딩 부재(321)가 결합된 구조를 가지며, 상기 혼합부(300)의 일측에 결합된 승강부재(미도시)에 의해 혼합조(310)의 하면에서 하층 봉지재로 승강 또는 하강하는 구조를 형성할 수 있게 된다.

또한, 상기 혼합부(300)는 상기 혼합조(310)의 하부가 상기 분할판(320)에 고정결합된 슬라이딩 부재(321)와 일체화되어, 상기 혼합조(310)가 상기 분할판(320)의 상면에 밀착되도록 고정되게 되는 구조를 갖는다.

상기와 같은 구조를 갖는 혼합부(300)는 하부에 하층 봉지재가 공급되어 멈추면 상기 분할판(320)의 승강 부재(미도시)에 의해 혼합부(300)가 하층 봉지재의 상면으로 하강하여 분할판(320)의 하면이 하층 봉지재에 밀착하게 되고, 혼합조(310)의 배출부를 통해 상기 발열제 혼합물을 상기 분할판(320)의 주입공(323)에 배출되도록 하여 상기 주입공(325)의 형상과 동일하게 하층 봉지재의 상면에 발열제 혼합물을 공급할 수 있는 구조를 형성하여 하층 봉지재의 상면에 발열제 혼합물이 공급되도록 할 수 있다.

또한, 상기 혼합조(310)의 이송부재(미도시)에 의해 상기 분할판(320)에 상면에 밀착된 혼합조(310)가 슬라이딩 부재(321)를 따라 슬라이드 이동하게 되고, 상기 분할판(320)의 타단에 형성된 주입공(323)에 발열제 혼합물을 공급할 수 있으며, 이에 의해 하층 봉지재의 상면에 발열제 혼합물을 일정한 배열 및 두께로 공급할 수 있게 된다.

상기와 같이 분할판의 주입공(323)에 발열제 혼합물을 공급한 후에는 분할판(320)이 다시 상승하고, 발열제 혼합물이 공급된 하층 봉지재는 이동하여 연속적으로 이송되는 하층 봉지재에 상기한 과정을 반복하여 하층 봉지재에 발열제 혼합물을 균일하게 배열할 수 있다.

본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템(10)은 가압수단이 구비된 통상적인 다양한 형태의 가압장치를 사용하여 파우치를 생성할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 파우치 생성부(400)는 제2 공기배출부(411) 및 제2 질소공급부(421)가 구비되어 질소 기체 분위기를 형성하고, 상기 발열제 혼합물이 공급된 하층 봉지재의 타면에 상층 봉지재(290)를 위치시키고, 상기 하층 봉지재 및 상층 봉지재를 접합시키면서 상기 발열제 혼합물을 가압하여 균일한 두께가 되도록 성형하여 파우치를 생성할 수 있다.

구체적으로, 상기 파우치 생성부(400)는 내부가 밀폐 및 개방될 수 있도록 상부챔버(410) 및 하부챔버(420)로 구분된 구조를 가지며, 상기 상부챔버(410)에는 공기를 배출하는 제2 공기배출부(411)가 구비되고, 하부챔버(420)에는 질소를 공급하는 제2 질소공급부(421)가 구비되며, 상기 상부챔버(410)의 승강 및 하강이 가능하도록 승강수단(미도시)을 포함하고, 상부챔버(410) 및 하부챔버(420)에 형성된 가이드 수단(413, 423)이 구비된 구조를 갖는다. 또한, 상기 하부챔버(420)의 내부에는 상면에 발열제 혼합물이 공급된 하층 봉지재가 위치되는 접합 받침부(425)가 구비되고, 상부챔버(410)의 내부에는 가압 덮개부(415)가 구비되어 상층 봉지재를 발열제 혼합물이 공급된 하층 봉지재의 상면에서 가압하여 접합할 수 있는 구조를 갖는다.

도 4를 참조하면, 상기 파우치 생성부(400)는 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 상층챔버(410) 및 하층챔버(420)가 분리된 구조를 형성할 수 있고, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 상층챔버(410) 및 하층챔버(420)가 결합된 구조를 형성할 수 있다.

상기한 구조의 파우치 생성부(400)에서 핫팩이 생성되는 과정은, 먼저, 발열제 혼합물이 공급된 하층 봉지재가 접합 받침부(425)에 위치하도록 이송되고, 상층챔버(410)는 승강수단(미도시) 및 가이드 수단(413, 423)에 의해 하강 및 결합하게 되어 가압 덮개부(413)가 상층 봉지재를 가압하여 발열제 혼합물이 공급된 하층 봉지재의 상면에 적층될 수 있다. 다음으로, 파우치 생성부(400) 내부의 공기가 제2 공기배출부(411)를 통해 빠져나가게 되며, 제2 질소공급부(421)에서는 질소 가스가 공급되게 되어 파우치 생성부(400) 내부가 질소 기체 분위기를 유지하게 되고, 상기 가압 덮개부(415)에 열, 고주파 또는 초음파가 공급되어 하층 봉지재 및 상층 봉지재를 가압하여 접합시키도록 구성할 수 있다. 그리고, 상기 상부챔버(410) 및 하부챔버(420)가 밀착된 후 분리되면 하층 봉지재 및 상층 봉지재가 밀봉되어 파우치를 형성하고, 파우치의 내부에는 발열제 혼합물이 충진될 수 있으며, 생성한 파우치를 외부로 분리 배출하도록 구성할 수 있다.

상기와 같은 방법과 시스템에 의해 생성한 파우치는 상층 봉지재 및 하층 봉지재가 접합되어 내부가 밀폐된 상태이고 내부에 발열제 혼합물이 질소 가스와 함께 포장된 상태가 된다. 상기와 같은 접합은 가열 접합, 고주파 접합 또는 초음파 접합 방법으로 수행할 수 있으며, 상기 파우치 생성부(400)는 이를 실현하기 위한 수단을 구비할 수 있다.

또한, 상기 가압 덮개부(415)는 상기 상부챔버(410)와 스프링 등과 같은 탄성부재(417)를 이용해 결합된 구조를 가지며, 상기 상부챔버(410) 및 하부챔버(420)가 밀착된 상태에서 탄성 가압하여 상기 발열제 혼합물이 균일한 두께가 되도록 가압 성형할 수 있으며, 이에 의해 균일한 두께를 갖는 파우치를 생성할 수 있다. 또한, 상기 가압 덮개부(415)는 파우치를 가압할 때 파우치를 소정 회수 두드리도록 진동 수단 등을 구비하도록 구성함으로써 효과적으로 파우치 내부의 발열제 혼합물이 균일한 두께가 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 상층 봉지재 및 하층 봉지재가 접합되어 파우치의 생성이 완료되면, 상부챔버(410)를 상승시키고 내부에 생성된 파우치를 인출할 수 있으며, 이에 의해 일정한 두께 및 형상을 갖는 파우치를 생성할 수 있다.

상기 절단부(500)는 상기 파우치 생성부(400)에서 생성되어 견인롤러(미도시)에 의해 이송되어지는 파우치를 소정형상으로 절단하는 역할을 하며, 절단부(500)에 공급되는 파우치는 절단 후 여러 개의 핫팩을 형성하는 부분이 길게 이어진 구조의 파우치로서, 이러한 파우치는 절단부(500)에 의해 파우치 내부에 발열제 혼합물이 수납된 형태로 단위별로 절단되어 핫팩을 생성할 수 있으며, 상기와 같은 절단부(500)는 통상적으로 활용되는 가압 절단기(press cutter)를 사용할 수 있다(도 1 참조).

또한, 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템(10)은 상기 절단부(500)에서 절단하여 제조한 핫팩을 밀봉포장하여 제품화하는 포장부(600)를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 상기 포장부(600)는 절단부(500)에서 제조한 핫팩을 밀봉포장하여 핫팩을 제품화할 수 있다.

특히, 상기 포장부(600)는 상부 받침대(611)가 구비된 상단부(610)가 상하로 승강할 수 있도록 승강 수단(미도시)을 구비하고, 하부 받침부(621)가 구비된 하단부(620)를 포함하며, 상단부(610) 및 하단부(620)에 형성된 가이드 수단(640a, 640b)이 구비된 구조를 갖는 것을 사용할 수 있다. 상기 상부 받침대(611) 및 하부 받침대(621)의 가장자리에는 전열선이 설치되어 발열되는 구조를 가지며, 이와 같은 포장부(600)는 밀봉지롤(630)에서 권출되는 상층 필름지 및 하층 필름지를 핫팩이 내부에 위치한 상태에서 가압하고 열접착으로 밀봉포장한 후, 개별 절단하여 핫팩 제품을 제조할 수 있으며, 이와 같이 밀봉된 핫팩은 공기 유입이 차단되어 장기간 안정하게 보관될 수 있다(도 1 참조). 이때, 상기 상층 필름지 및 하층 필름지는 폴리프로필렌 필름 또는 폴리에틸렌 필름 등과 같은 투명 또는 불투명 소재를 사용할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템(10)은 상기한 바와 같은 하층 봉지재 생성부(100), 상층 봉지재 생성부(200), 혼합부(300), 파우치 생성부(400), 절단부(500) 및 포장부(600)가 모두 원활하게 동작할 수 있도록 모터, 이송 수단, 전원부, 동력부 등을 모두 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템(10)은 봉지재에 균일하고 미세한 통공을 형성시키는 핀롤러가 구비되어 제조한 핫팩을 사용시 발열제 혼합물의 유실을 최소화할 수 있으며, 질소 기체 분위기를 형성하는 혼합부 및 파우치 생성부가 구비되어 발열제 혼합물의 공기노출을 최소화할 수 있어 발열시간이 길고, 발열강도가 우수한 고품질의 핫팩을 단시간에 대량 생산할 수 있다.

바람직하게는, 상기 방법으로 제조된 핫팩은 50 내지 70 ℃의 균일한 발열온도를 유지하고, 발열시간이 12 시간 이상, 보다 바람직하게는 15 내지 20시간 동안 발열할 수 있어 고품질 특성을 나타낸다.

이하, 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템(10)을 이용해 고품질의 핫팩을 제조하는 공정에 대해 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템(10)을 이용하여 핫팩을 제조하는 공정은 하기에 나타낸 바와 같이, (a) 혼합부(300)에서 철분, 활성탄, 질석, 식염, 흡습성 수지 및 물을 혼합하여 발열제 혼합물을 제조하는 단계; (b) 하층 봉지재 생성부(100) 및 상층 봉지재 생성부(200)를 통해 하층 봉지재 및 상층 봉지재를 제조하는 단계; (c) 상기 혼합부(300)에서 제조한 발열제 혼합물을 상기 하층 봉지재의 타면에 공급하는 단계; (d) 파우치 생성부(400)에서 상기 발열제 혼합물이 공급된 하층 봉지재의 상면에 상층 봉지재가 위치하도록 하고, 상기 하층 봉지재 및 상층 봉지재의 가장자리를 접합시켜 접합부가 형성된 파우치를 제조하는 단계; 및 (e) 상기 절단부(500)에서 상기 접합부의 가장자리를 절단하여 핫팩을 제조하는 단계를 포함하는 방법을 통해 고품질의 핫팩을 대량 제조할 수 있다.

상기 핫팩의 제조시스템(10)을 이용하여 핫팩을 대량제조하는 공정을 보다 상세히 설명하면, 상기 단계 (a)는, 혼합부(300)에서 철분, 활성탄, 질석, 식염, 흡습성 수지 및 물을 혼합하여 발열제 혼합물을 제조하는 단계로서, 혼합부(300)에 구비된 혼합조(310)에서 상기 발열제 혼합물을 제조할 수 있다.

바람직하게는, 상기 혼합조(310)는 상기와 같은 조성을 갖는 발열제 혼합물의 공기노출을 최소화하여 철분의 산화 발생을 억제할 수 있도록 질소 기체 분위기에서 철분, 활성탄, 흡습성 수지, 염분, 보수제 및 물을 혼합하여 발열제 혼합물을 제조할 수 있다.

이를 위해, 본 단계에서는 공기를 배출할 수 있는 제1 공기배출부(311) 및 질소 기체를 공급하는 제1 질소공급부(313)가 구비되어 밀봉된 상태의 질소 기체 분위기를 조성할 수 있는 혼합조(310)가 구비된 혼합부(300)에서 발열제 혼합물을 혼합하여 제조할 수 있으며, 이에 의해, 철분의 산화 반응을 억제하여 발열이 발생되지 않도록 조절할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템(10)에서는 하기에 나타낸 바와 같은 조성을 갖는 발열제 혼합물을 제조하고, 이를 이용해 핫팩을 제조할 수 있다.

상기 발열제 혼합물에 포함되는 철분은 공기 중의 수소 및 산소와 산화 반응하여 열을 발산시키는 발열성 성분으로, 입자 또는 섬유상 철분을 사용할 수 있으며, 철분(iron powder), 주철분(cast iron powder), 수분사 철분(water atomized iron powder), 전해 철분(electrolytic iron powder) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 아연(Zn), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn) 또는 이들의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다.

상기 발열제 혼합물에 포함되는 활성탄은 핫팩의 발열시간에 영향을 주는 물질로서, 넓은 비표면적 제공하여 공기 중에 수소 및 산소를 효과적으로 포집하여 상기 철분이 수소, 산소 및 철분과 산화 반응을 촉진시키는 촉진제의 역할을 하고, 이에 의해 발열을 촉진하여 핫팩의 온도를 상승시킬 수 있으며, 톱밥, 경질 목재, 우드팰릿, 우드칩, 야자박 등을 탄화시켜 제조한 활성탄을 사용할 수 있다.

상기 발열제 혼합물에 포함되는 흡습성 수지는 물을 흡수하여 과립형 입자를 형성하는 물질로서, 흡습성 수지에 포함된 물이 철분과 배합된 순간부터 산소와 함께 반응하여 철분을 산화시키는 역할을 하며, 이에 의해, 핫팩에 발열이 이루어지게 한다.

상기 흡습성 수지는 통상적인 다양한 고분자를 소재로 사용할 수 있으며, 이소부틸렌-무수말레산 공중합체, 폴리비닐 알코올-아크릴산 공중합체, 전분-아크릴산염 그래프트 공중합체, 폴리아크릴산염 가교물, 아크릴산염-아크릴산 에스테르 공중합체, 아크릴산염-아크릴아미드 공중합체, 폴리아크릴니트릴 가교물의 가수분해물, 폴리아스파라긴산염계 수지, 폴리글루타민산염계 수지, 및 폴리알긴산염계 수지 또는 이들이 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 발열제 혼합물에 포함되는 염분은 철분의 산화를 촉진시키는 역할을 하며, 염화나트륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화알루미늄, 염화칼륨, 염화아연 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 발열제 혼합물에 포함되는 보수제는 흡수성 수지와 같이 물을 흡수하여 철분의 산화를 촉진하는 역할을 하며, 상기 보수제로 펄라이트(또는 질석), 버미큐라이트, 규산칼슘, 카올리나이트, 탈크, 스멕타이트, 마이카, 벤토나이트, 탄산칼슘, 실리카겔, 알루미나, 제올라이트, 이산화규소, 목분 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 상기 보수제는 흡수성 수지와 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 발열제 혼합물에 포함되는 물은 염류와 함께 철분의 산화를 촉진하는 기능을 가지고, 증류수, 수돗물, 탈이온수, 멸균수 등을 사용할 수 있다.

상기와 같은 발열제 혼합물은 바람직하게는, 철분 30 내지 80중량%, 활성탄 1 내지 10중량%, 흡습성 수지 및 보수제 1 내지 30 중량%, 염분 1 내지 10중량% 및 수분 10 내지 40중량%를 포함하는 조성으로 제조한 것을 사용할 수 있으며, 핫팩의 사용 목적 및 환경에 맞게 혼합물의 조성을 조절할 수도 있다.

또한, 상기 발열제 혼합물은 철분의 산화 반응을 조절할 수 있도록, 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속을 포함하는 약산염, 메타규산염 등의 수소 발생 억제제, 증점제, 부형제, 계면활성제 등을 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 이들의 함유량은 발열제 혼합물을 구성하는 각 성분의 함유 비율, 봉지재에 충진되는 발열제 혼합물의 충전량, 핫팩의 사용 목적 등에 따라 적절하게 조절할 수 있다.

나아가, 상기 발열제 혼합물은 발열시 생성되는 이취를 제거하고 심신 안정효과를 부여하기 위해서 향료를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 핫팩의 용도나 사용 상황 등에 따라 적합한 향료를 선택하여 사용할 수 있다. 이때, 상기 향료는 핫팩이 발열하는 초기로부터 발향이 잘 발산되고, 핫팩의 온기가 지속되고 있는 동안은 발향이 지속될 수 있는 향료를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 향료는 알데히드(aldehyde), 에테르(ether), 에스테르(ester), 케톤(keton), 알코올(alcohol) 등의 탄화수소계 화합물 또는 식물유래 천연 아로마 오일 등을 사용할 수 있다.

상기 단계 (b)는, 하층 봉지재 생성부(100) 및 상층 봉지재 생성부(100)를 통해 부직포의 일면에 다공질 필름지가 접합된 하층 봉지재 및 상층 봉지재를 제조하는 단계이다.

상기 하층 봉지재 생성부(100)는 제1 가압롤러(130)가 구비되어 제1 부직포롤(110)에서 권출되는 부직포의 일면에 제1 필름롤(120)에서 권출되는 다공질 필름지를 접합하여 하층 봉지재를 제조하고, 제조한 하층 봉지재를 핀롤러(140)를 통과시켜 하층 봉지재에 핀홀을 형성시킬 수 있다. 이와 동시에, 상층 봉지재 생성부(200)는 제2 가압롤러(230)가 구비되어 제2 부직포롤(210)에서 권출되는 부직포의 일면에 제2 필름롤(220)에서 권출되는 다공질 필름지를 접합하여 상층 봉지재를 제조할 수 있다.

또한, 본 단계에서는 상기 상층 봉지재 또한 하층 봉지재와 동일한 구조를 갖도록, 상층 봉지재 생성부(200)에 별도로 형성된 핀롤러에 상층 봉지재가 통과하도록 구성할 수도 있다.

상기와 같은 방법으로 제조된 하층 봉지재 및 상층 봉지재는 후술할 단계에서 발열제 조성물을 내부에 충진한 상태에서 서로 접합되어 발열제 혼합물을 내부에 수납하고, 발열제 혼합물이 외부로 누출되지 않도록 하는 파우치의 역할을 하며, 통기성을 갖기 때문에 내부에 충진된 발열제 혼합물에 공기를 공급할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템(10)에서는 복수 개의 기공이 다량 형성되어 있어 통기성을 가지며, 후술할 핫팩의 발열에도 안정하고 쉽게 찢어지지 않는 강도를 갖는 부직포를 이용하여 상기 하층 봉지재 및 상층 봉지재를 제조할 수 있다.

상기 부직포를 구성하는 섬유의 소재는 특별히 한정되지 않으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리락트산, 레이온 등의 소재로 제조된 것을 사용할 수 있으며, 상기 섬유는 단일종의 섬유 또는 복수 종을 조합한 복합 섬유를 사용할 수도 있다.

상기 부직포는 스펀본드 부직포(spun-bonded non-woven fabric), 스펀레이스 부직포(spunlace nonwoven fabric), 멜트블로운 부직포(melt-blown non-woven fabric), 접합 부직포(thermally bonded nonwoven fabric) 등을 포함하는 습식 부직포(wet-laid non-woven fabric)를 사용하거나, 건식적층(dry laying), 니들펀칭(needle punching), 스테치본드(stich bond), 케미칼본드(chemical bond) 등의 건식 부직포(drylaid non-woven fabric)를 사용할 수도 있다.

또한, 상기 하층 봉지재 및 상층 봉지재의 제조를 위해 사용되는 다공질 필름지는 미세한 크기의 기공이 복수 개 관통형성되어, 발열제 조성물이 외부로 누출되지 않도록 하고, 공기를 효율적으로 받아들여 산화 반응에 의한 발열을 유도하는 것을 사용할 수 있다.

구체적으로, 상기 다공질 필름지는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리우레탄 수지 또는 이들의 혼합물을 소재로 한 것을 사용할 수 있으며, 이와 같은 필름지를 상기 부직포의 일면에 접착시켜 하층 봉지재 및 상층 봉지재를 형성할 수 있다.

또한, 상기 하층 봉지재는 관통핀(141)이 구비된 가압롤러(140) 및 보조롤러(140)에 의해 복수 개의 핀홀이 관통형성되어 핫팩을 제조한 후에는 공기기 원활하게 유통되지만, 핫팩을 제조하는 과정 중에서는 발열제 혼합물을 지나치게 산화시키는 문제가 있고, 이에 의해 제조한 핫팩은 발열 온도를 제어하기 힘든 문제가 있어 상기 하층 봉지재의 부직포에는 이면지를 부착하도록 하여 발열제 혼합물의 공기 노출을 방지하도록 구성할 수 있다.

상기 이형지의 부착은 실리콘 접착제 등을 사용하여 접착시킬 수 있으며, 탈부착이 용이하도록 접착제에 부착되는 이형지는 표면에 폴리프로필렌 수지 또는 폴리에틸렌 수지를 코팅한 것을 사용할 수 있다. 특히, 상기 이형지는 절취선이 형성된 것을 사용할 수 있으며, 상기 절취선을 통해 이형지를 2부분 이상으로 절개할 수 있는 구조를 형성하고, 절개된 이형지를 일부분 또는 전체를 제거할 수 있도록 하여 후술할 단계에서 제조된 핫팩의 사용 시, 핫팩에 형성된 기공 및 핀홀을 일정비율로 개폐할 수 있어 핫팩의 발열강도를 조절하도록 할 수 있다.

또한, 본 단계에서는, 제1 코팅부(150) 및 제2 코팅부(240)에 상기 하층 봉지재 및 상층 봉지재가 통과하도록 하여 하층 봉지재 및 상층 봉지재에서 다공성 필름지의 상면에 탈산제를 코팅할 수 있으며, 이에 의해, 발열제 혼합물의 공기노출을 최소화하고, 하층 봉지재 및 상층 봉지재에 잔류하는 산소의 농도를 최소화시킴에 따라, 사용시 장기간 발열이 가능한 핫팩을 제조할 수 있다. 특히, 상기 탈산제는 부직포의 표면에 알칼리성 보조물질이 잔류하도록 하여 산화 반응을 억제하는 역할을 할 수 있으며, 상기와 같은 탈산제로 기체 형상의 모노에탄올아민, 디에탄올아민 또는 이들의 혼합물을 도포할 수 있다.

상기 단계 (c)는, 상기 혼합부(300)에서 제조한 발열제 혼합물을 상기 하층 봉지재의 타면에 공급하는 단계이다.

상기 혼합부(300)는 혼합조(310)에서 제조한 발열제 혼합물을 분할판(320)의 주입공(323)을 통해 상기 하층 봉지재의 타면에 공급하도록 하여 후술할 단계에서 제조되는 핫팩이 균일한 크기 및 형상을 갖도록 발열제 혼합물을 하층 봉지재의 타면에 공급하도록 구성할 수 있으며, 질소 기체 분위기에서 제조한 발열제 혼합물을 하층 봉지재의 타면에 공급할 수 있다.

상기 단계 (d)에서는, 파우치 생성부(400)에서 상기 발열제 혼합물이 공급된 하층 봉지재의 상면에 상층 봉지재가 위치하도록 하고, 상기 하층 봉지재 및 상층 봉지재의 가장자리를 접합시켜 접합부가 형성된 파우치를 제조하는 단계이다.

바람직하게는, 본 단계에서는 질소 기체 분위기가 유지되는 파우치 생성부(400) 내에서 상기 하층 봉지재 및 상층 봉지재를 접합하여 발열제 혼합물을 밀봉하여 파우치를 제조할 수 있으며, 이를 위해, 일면에 제2 공기배출부(411)가 형성된 상부챔버(410) 및 일면에 제2 질소공급부(421)가 형성된 하부챔버(420)를 구비한 파우치 생성부(400)에서 파우치를 제조할 수 있으며, 상기 접합은 열접합, 초음파 접합, 고주파 접합, 접착제 접합 등과 같은 통상적인 방법을 이용해 수행할 수 있다. 본 단계를 통해 제조한 핫팩은 발열제 혼합물의 공기 노출이 최소화되어 산화 반응이 거의 발생되지 않은 상태에서 밀봉되기 때문에 발열시간이 현저히 늘어나 우수한 품질을 갖게 된다.

상기 단계 (e)에서는, 절단날이 구비된 절단부(500)에 상기 파우치를 이송시키고, 이송된 파우치의 접합부의 가장자리를 따라 하층 봉지재 및 상층 봉지재를 절단하여 핫팩을 제조하는 단계로서, 상기와 같은 절단부(500)를 통해 파우치로부터 핫팩을 개별 생산할 수 있다.

또한, 본 단계에서는 상기와 같이 핫팩을 제조한 후, 포장부(600)에 도입하여 제조한 핫팩을 밀봉포장하는 단계를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 이를 위해, 제조한 핫팩을 폴리프로필렌 필름 또는 폴리에틸렌 필름 등과 같은 투명 또는 불투명 외부 포장지를 이용해 핫팩의 외주면을 감싸 수용하도록 하고 진공 포장하거나, 질소충진 포장하도록 하여 핫팩을 밀봉포장할 수 있고, 핫팩을 제품화 할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템(10)을 이용하면, 봉지재에 균일하고 미세한 통공을 형성시키는 천공부가 구비되어 제조한 핫팩을 사용시 발열제 혼합물의 유실을 최소화할 수 있고, 질소 기체 분위기를 형성하는 혼합부 및 파우치 생성부가 구비되어 발열제 혼합물의 공기노출을 최소화할 수 있어 발열시간이 길고, 발열강도가 우수한 고품질의 핫팩을 제조할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 핫팩의 제조시스템(10)으로 제조한 핫팩은 핫팩 내부에 충진된 발열제 조성물의 공기 노출이 최소화되어 발열제 혼합물의 산화로 인한 열 발생을 최소화할 수 있어, 발열시간이 12시간 이상, 바람직하게는, 15 내지 20시간으로 현저히 연장될 뿐만 아니라, 발열강도가 우수하다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 핫팩 제조시스템 20 : 핫팩
100 : 하층 봉지재 생성부 200 : 상층 봉지재 생성부
300 : 혼합부 400 : 파우치 생성부
500 : 절단부 600 : 포장부

Claims (5)

1. 제1 가압롤러가 구비되어 제1 부직포롤에서 권출되는 부직포의 일면에 제1 필름롤에서 권출되는 다공질 필름지를 접합하여 하층 봉지재를 제조하고, 관통핀이 외주면에 형성된 핀롤러가 구비되어 제조한 하층 봉지재에 핀홀을 형성하는 하층 봉지재 생성부;
   제2 가압롤러가 구비되어 제2 부직포롤에서 권출되는 부직포의 일면에 제2 필름롤에서 권출되는 다공질 필름지를 접합하여 상층 봉지재를 제조하는 상층 봉지재 생성부;
   철분, 활성탄, 질석, 식염, 흡습성 수지 및 물을 혼합하여 발열제 혼합물을 제조하며, 제조한 발열제 혼합물을 하층 봉지재의 타면에 배출하는 배출부가 구비된 혼합부;
   상기 하층 봉지재 및 상층 봉지재를 접합시키면서 상기 발열제 혼합물을 가압하여 파우치를 생성하는 파우치 생성부;
   상기 파우치 생성부에서 생성된 파우치를 절단하여 핫팩을 제조하는 절단부를 포함하며,
   상기 하층 봉지재 생성부 및 상층 봉지재 생성부는 에탄올아민 또는 디에탄올아민 기체를 상기 하층 봉지재 및 상층 봉지재에 각각 분무코팅할 수 있는 코팅부를 포함하는 핫팩의 제조시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 혼합부의 혼합조는 제1 공기배출부 및 제1 질소공급부가 구비되어 내부에 질소 기체 분위기를 형성하는 것을 특징으로 하는 핫팩의 제조시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 파우치 생성부는 제2 공기배출부가 형성된 상부챔버 및 제2 질소공급부가 형성된 하부챔버를 포함하며, 상기 상부챔버 및 하부챔버가 결합된 상태에서 질소 기체 분위기를 형성하는 것을 특징으로 하는 핫팩의 제조시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 절단부에서 생산한 핫팩을 밀봉포장하는 포장부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 핫팩의 제조시스템.
   

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